磁盘的结构
磁盘结构:
传统的硬盘盘结构是像下面这个样子的,它有一个或多个盘片,用于存储数据。
盘片多采用铝合金材料;中间有一个主轴,所有的盘片都绕着这个主轴转动。
一个组合臂上面有多个磁头臂,每个磁头臂上面都有一个磁头,负责读写数据。
磁盘一般有一个或多个盘片。每个盘片可以有两面,即第一个盘片的正面为0面,反面为 1 面;第二个盘片的正面为 2 面…依次类推。
磁头的编号也和盘面的编号是一样的,因此有多少个盘面就有多少个磁头。
盘面正视图如下图,磁头的传动臂只能在盘片的内外磁道之间移动。
因此不管开机还是关机,磁头总是在盘片上面。
关机时,磁头停在盘片上面,抖动容易划伤盘面造成数据损失,为了避免这样的情况,所以磁头都是停留在起停区的,起停区是没有数据的。
每个盘片的盘面被划分成多个狭窄的同心圆环,数据就存储在这样的同心圆环上面,我们将这样的圆环称为磁道 (Track)。
每个盘面可以划分多个磁道,最外圈的磁道是0号磁道,向圆心增长依次为1磁道、2磁道…
磁盘的数据存放就是从最外圈开始的。
根据硬盘的规格不同,磁道数可以从几百到成千上万不等。
每个磁道可以存储数 Kb 的数据,但是计算机不必要每次都读写这么多数据。
因此,再把每个磁道划分为若干个弧段,每个弧段就是一个扇区 (Sector)。
扇区是硬盘上存储的物理单位,现在每个扇区可存储 512 字节数据。
也就是说,即使计算机只需要某一个字节的数据,但是也得把这个 512 个字节的数据全部读入内存,再选择所需要的那个字节。
柱面是我们抽象出来的一个逻辑概念,简单来说就是处于同一个垂直区域的磁道称为柱面 ,即各盘面上面相同位置磁道的集合。
需要注意的是,磁盘读写数据是按柱面进行的,磁头读写数据时首先在同一柱面内从 0 磁头开始进行操作,依次向下在同一柱面的不同盘面(即磁头上)进行操作,只有在同一柱面所有的磁头全部读写完毕后磁头才转移到下一柱面。
因为选取磁头只需通过电子切换即可,而选取柱面则必须通过机械切换。数据的读写是按柱面进行的,而不是按盘面进行,所以把数据存到同一个柱面是很有价值的。
磁盘被磁盘控制器所控制(可控制一个或多个),它是一个小处理器,可以完成一些特定的工作。比如将磁头定位到一个特定的半径位置;从磁头所在的柱面选择一个扇区;读取数据等。
现代硬盘寻道都是采用CHS(Cylinder Head Sector)的方式,硬盘读取数据时,读写磁头沿径向移动,移到要读取的扇区所在磁道的上方,这段时间称为寻道时间(seek time)。因读写磁头的起始位置与目标位置之间的距离不同,寻道时间也不同。磁头到达指定磁道后,然后通过盘片的旋转,使得要读取的扇区转到读写磁头的下方,这段时间称为旋转延迟时间(rotational latencytime)。然后再读写数据,读写数据也需要时间,这段时间称为传输时间(transfer time)。
根据上文的信息,我们可以得出磁盘容量的计算公式为:
硬盘容量 = 盘面数 × 柱面数 × 扇区数 × 512字节
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